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Optik: Tarnkappe funktioniert auch auf kurze Distanz

Ungestörte Kugelwelle
Ein neues Computermodell zeigt, dass eine Hülle aus Metamaterial Gegenstände auch auf kürzeste Distanz vor Beobachtern verbirgt. Lichtquellen innerhalb der Tarnung erscheinen nach den Berechnungen von André Nicolet vom Institut Fresnel in Marseille und seinen Kollegen von außen gesehen leicht verschoben zu erstrahlen.

Tarnkappe bei der Arbeit
Tarnkappe bei der Arbeit | Das F als Hindernis stört die Ausbreitung des Lichtes in Form einer Kugelwelle (links). Mit Tarnkappe hingegen ist die Ausbreitung schon einen Bruchteil einer Wellenlänge hinter dem verhüllten Bereich kaum noch vom völlig ungestörten Profil zu unterscheiden (rechts).
Verschiedene Tarnvorrichtungen sind bereits im Labor verwirklicht worden. Dabei lenkt eine Schicht maßgeschneiderter Materialien die Lichtstrahlen um das zu verbergende Objekt. Reduziert man den Abstand von Lichtquelle oder Beobachter zum Gegenstand jedoch auf die Größenordnung der Lichtwellenlänge, kann Licht nicht mehr wie ein Strahl, sondern muss als Welle behandelt werden. Das tut der Tarnung jedoch keinen Abbruch, so das Ergebnis der Simulation: Schon einen Bruchteil einer Wellenlänge hinter der Tarnkappe beträgt die Störung nur noch weniger als ein Prozent.

Ein Irrlicht
Ein Irrlicht | Hier befindet sich eine Lichtquelle innerhalb der Tarnkappe. Von außen wird sie leicht verschoben an der durch einen Stern gekennzeichneten Stelle wahrgenommen. Nicolet und seine Mitarbeiter bezeichnen dies als Mirage-Effekt.
Strahlungsquellen innerhalb des Tarnmantels werden zu Irrlichtern. Wie bei Lichtbrechung im Wasser, verschiebt sich das Bild für den Betrachter: Ein Fisch schwimmt nicht an der Stelle, an der er zu schwimmen scheint. Im Modell wandert die Lichtquelle scheinbar in Richtung Zentrum des unsichtbaren Bereichs.

Tarnvorichtungen verändern die Eigenschaften des Raumes, um das Licht um sich herum fließen zu lassen, so die Forscher. Das sei vergleichbar mit den Dellen, die schwere Objekte in die Raumzeit der Allgemeinen Relativitätstheorie drücken. Sie spekulieren, dass im Laufe des nächsten Jahrzehnts Objekte jeder Form und Größe unsichtbar gemacht werden könnten. Allerdings setze das eine feste Struktur und vorhersagbare Bewegung des Körpers voraus. Menschen mit einem Tarnumhang verschwinden zu lassen, sei erheblich schwieriger. (jpb)
08.05.2007

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 08.05.2007

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